[发明专利]基于DIgSILENT实现风电场附加阻尼控制的方法

说明书

本发明属于电力系统数字仿真技术领域，具体涉及一种基于DIgSILENT实现风电场附加阻尼控制的方法。本发明以风电并网系统作为基础模型，根据系统的模态分析结果，确定待改善的振荡模式，并作出该模式的转速模态图，选取合适的反馈信号，利用DIgSILENT的仿真语言DSL开发出控制器模块，并将其安装在等值风电机组的有功功率控制回路上。根据机电模式的阻尼比建立目标函数，将控制器的参数整定问题转化为一个优化问题，并利用DIgSILENT的编程语言DPL编写优化算法进行求解，本发明基于DIgSILENT完成双馈风电场的附加阻尼控制器设计，实现了对低频振荡的有效抑制，不必与其它软件进行联合仿真，简化了分析步骤，为研究风电附加阻尼控制器的仿真建模与参数整定提供了一种依据。

技术领域

本发明属于电力系统数字仿真领域，具体涉及一种基于DIgSILENT实现风电场附加阻尼控制的方法。

背景技术

近年来，我国经济水平的稳健发展，国民经济和社会生活领域对电力能源的需求日益增加，为此我国电力事业正以空前的速度和规模不断扩大，以当前情况来看，煤炭、石油、天然气等化石能源仍然是当下社会的主要能源支柱，但多年以来化石能源的大量消化导致的环境污染和能源危机等问题逐渐突显出来。近些年随着风力发电技术的不断成熟，并因其具有清洁可再生等优点，逐渐受到学术界和工业界的重视。根据我国风电发展的规划，2020年时我国的风电装机容量将达到200GW，风电年发电量将达到390TWH，将占据全国发电量的5％以上。显然，大规模风电并网将成为我国电力事业的发展趋势。

风力发电具有间歇性、随机性、可调度性低等不足，风电发展初期，其装机容量和规模较小，一般不会影响到原系统的安全稳定运行，但随着风电渗透率的进一步提高，风电并网带来的一些问题开始逐渐显现，特别是对区域性互联电网的安全稳定产生一定的威胁，影响系统的阻尼条件，增加发生低频振荡的风险，从而可能会导致严重的用电事故。因此有必要考虑对风电并网系统进行附加阻尼控制，以提高系统稳定性。

DIgSILENT软件基本涵盖了常用的电力系统分析的功能，例如潮流、短路计算、机电暂态以及电磁暂态计算、谐波分析、小干扰分析、可靠性分析等，目前被广泛应用于输配电网、新能源并网发电和智能电网等领域的分析研究。在动态仿真方面，DIgSILENT不仅具有丰富的元件库，而且提供面向连续过程的仿真语言DSL和面向程序化的编程语言DPL，可供用户自定义模型与调用内部分析程序。因此DIgSILENT软件很合适用于研究新能源并网系统的附加阻尼控制，常喜强、王跃峰、张锋等人提出一种利用DIgSILENT搭建新疆地区电网仿真模型的方法(专利号：CN201510942898.9)，蒯狄正、李群、刘梅招等人提出了一种基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统(专利号：CN201210002657.2)。上述研究均针对于系统模型的搭建与开发，没有涉及到利用DIgSILENT完成小干扰分析和风电场附加阻尼控制器的设计。

发明内容

本发明基于上述问题，提出了一种基于DIgSILENT实现风电场附加阻尼控制的方法，在DIgSILENT中搭建了含风电的电力系统模型，通过模态分析确定出待改善的机电模式，并筛选出合适的反馈信号。利用仿真语言DSL开发出控制器模块，将其安装在等值风电机组的有功功率回路上，以机电模式阻尼比为基础建立目标函数，并利用DPL语言编写优化算法对目标函数进行求解，为抑制风电并网系统低频振荡提供一个新的途径。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

步骤1：确定风电并网系统的基础数据，其中包括同步发电机组的装机容量、双馈风电场的装机容量、线路阻抗与长度、变压器的容量和电压等级、负荷配置等信息，根据以上数据定义同步发电机、双馈异步风电机组、变压器以及线路等各个元件的Types，并将其保存在Local Library中；

步骤2：按照系统结构图在DIgSILENT的操作窗口中搭建测试模型，依次将各个元件的端口连接起来，设置系统频率、仿真步长等基础参数，进行初始条件计算，直至结果输出窗口显示潮流计算成功；